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陰離子交換樹脂

  離子交換法(ion exchange process)是液相中的離子和固相中離子間所進行的的一種可逆性化學反應,當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時,便會被離子交換固體吸附,為維持水溶液的電中性,所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中。

     離子交換樹脂一般呈現多孔狀或顆粒狀,其大小約為0.1~1mm,其離子交換能力依其交換能力特征可分:
  1. 強堿型陰離子交換樹脂:主要是含有較強的反應基如具有四面體銨鹽官能基之-N+(CH3)3,在氫氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氫氧離子可以迅速釋出,以進行交換,強堿型陰離子交換樹脂可以和所有的陰離子進行交換去除。
  如磺酸基-SO3H,容易在溶液中離解出H+,故呈強酸性。樹脂離解后,本體所含的負電基團,如SO3-,能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強,在酸性或堿性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
  樹脂在使用一段時間后,要進行再生處理,即用化學藥品使離子交換反應以相反方向進行,使樹脂的官能基團回復原來狀態,以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理,此時樹脂放出被吸附的陽離子,再與H+結合而恢復原來的組成。
  2. 弱堿型陰離子交換樹脂: 這類樹脂含弱酸性基團,如羧基-COOH,能在水中離解出H+ 而呈酸性。樹脂離解后余下的負電基團,如R-COO-(R為碳氫基團),能與溶液中的其他陽離子吸附結合,從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱,在低pH下難以離解和進行離子交換,只能在堿性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)
  如氨基,僅能去除強酸中的陰離子如SO42-,Cl-或NO3-,對于HCO3-,CO32-或SiO42-則無法去除。
  3 .對陰離子的吸附
  強堿性陰離子樹脂對無機酸根的吸附的一般順序為:
  SO42-> NO3->Cl-> HCO3-> OH-
  弱堿性陰離子樹脂對陰離子的吸附的一般順序如下:
  OH->檸檬酸根3-> SO42->酒石酸根2->草酸根2-> PO43->NO2->Cl->醋酸根-> HCO3-
  注意事項
  1、離子交換樹脂含有一定水份,不宜露天存放,儲運過程中應保持濕潤,以免風干脫水,使樹脂破碎,如貯存過程中樹脂脫水了,應先用濃食鹽水(10%)浸泡,再逐漸稀釋,不得直接放入水中,以免樹脂急劇膨脹而破碎。
  2、冬季儲運使用中,應保持在5-40℃的溫度環境中,避免過冷或過熱,影響質量,若冬季沒有保溫設備時,可將樹脂貯存在食鹽水中,食鹽水濃度可根據氣溫而定。
  3、離子交換樹脂的工業產品中,常含有少量低聚合物和未參加反應的單體,還含有鐵、鉛、銅等無機雜質,當樹脂與水、酸、堿或其它溶液接觸時,上述物質就會轉入溶液中,影響出水質量,因此,新樹脂在使用前必須進行預處理,一般先用水使樹脂充分膨脹,然后,對其中的無機雜質(主要是鐵的化合物)可用4-5%的稀鹽酸除去,有機雜質可用2-4%稀氫氧化鈉溶液除去,洗到近中性即可。如在醫藥制備中使用,須用乙醇浸泡處理。
  4、樹脂在使用中,防止與金屬(如鐵、銅等)油污、有機分子微生物、強氧化劑等接觸,免使離子交換能力降低,甚至失去功能,因此,須根據情況對樹脂進行不定期的活化處理,活化方法可根據污染情況和條件而定,一般陽樹脂在軟化中易受Fe的污染可用鹽酸浸泡,然后逐步稀釋,陰樹脂易受有機物污染,可用10%NaC1+2-5%NaOH混合溶液浸泡或淋洗,必要時可用1%雙氧水溶液泡數分鐘,其它,也可采用酸堿交替處理法,漂白處理法,酒精處理及各種滅菌法等等。
  5、新樹脂的預處理:離子交換樹脂的工業產品中,常含有少量低聚物和未參加反應的單體,還含有鐵、鉛、銅等無機雜質。當樹脂與水、酸、堿或其它溶液接觸時,上述物質就會轉入溶液中,影響出水質量。因此,新樹脂在使用前必須進行預處理。一般先用水使樹脂膨脹,然后,對其中的無機雜質(主要是鐵的化合物)可用4-5%的稀鹽酸除去,有機雜質可用2-4%稀氫氧化鈉溶液除去洗到近中性即可。
 
 
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